光波分复用系统的组成

光波分复用系统的组成

光波分复用（WDM，Wavelength Division Multiplexing）技术是在一根光纤中同时传输多个波长光信号的一项技术。其基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来（复用），并耦合到光缆线路上的用一根光纤中进行传输，在接收端又将组合波长的光信号分开（解复用），并作进一步处理，恢复出原信号送入不同的终端，因此将此项技术称为光波长分割复用，简称光波分复用技术。 

（一）光波分复用系统的组成：

1) 光复用器(MUX)：把多个波长复用到一根光纤里传输。　　

2) 光功率放大器(BA)：可补偿光复用器的损耗，提高入纤功率。　　

3) 光线路放大器(LA)：补偿光纤损耗。　　

4) 光前置放大器(PA)：提高接收电平，提高接收机灵敏度。　

5) 光色散补偿器（DCM）：远距离传输时提供色散补偿。　

6) 光分用器(DEMUX)：把多个波长分用到各根光纤中，使信道分离。　　

7) 光接口转换器(OTU)：把常规SDH的光信号转换成适合DWDM传输的信号。　　

8) 监控信道（OSC）：专门传送监控系统的信道。

（二）波分复用的两种技术介绍　　

1) DWDM技术简介　　

WDM 和 DWDM 是在不同发展时期对 WDM 系统的称呼。在 20 世纪 80 年代初，人们想到并首先采用的是在光纤的两个低损耗窗口 1310nm窗口和 1550nm窗口各传送 1 路光波长信号，也就是 1310nm、1550nm两波分的 WDM 系统。随着 1550nm窗口 EDFA 的商用化，WDM 系统的相邻波长间隔变得很窄（一般小于 1.6nm），且工作在一个窗口内，共享EDFA 光放大器。为了区别于传统的 WDM 系统，人们称这种波长间隔更紧密的 WDM 系统为密集波分复用系统。所谓密集，是指相邻波长间隔而言，过去 WDM 系统是几十纳米的波长间隔，现在的波长间隔只有 0.4～2nm。密集波分复用技术其实是波分复用的一种具体表现形式。如果不特指 1310nm、1550nm 的两波分 WDM 系统外，人们谈论的 WDM 系统就是 DWDM 系统。　

实现光波分复用和传输的设备种类很多，各个功能模块都有多种实现方法，具体采用何种设备应根据现场条件和系统性能的侧重点来决定。总体上看，在 DWDM 系统当中有光发送/接收器、波分复用器、光放大器、光色散补偿器、光监控信道和光纤六个模块。　　

光纤的非线性效应是影响 WDM 传输系统性能的主要因素。光纤的非线性效应主要与光功率密度、信道间隔和光纤的色散等因素密切相关；光功率密度越大、信道间隔越小，光纤的非线性效应就越严重；色散与各种非线性效应之间的关系比较复杂，其中四波混频随色散接近零而显着增加。随着 WDM 技术的不断发展，光纤中传输的信道数越来越多，信道间距越来越小，传输功率越来越大，因而光纤的非线性效应对 DWDM 传输系统性能的影响也越来越大。　　

克服非线性效应的主要方法是改进光纤的性能，如增加光纤的有效传光面积，以减小光功率密度； 在工作波段保留一定量的色散，以减小四波混频效应；减小光纤的色散斜率，以扩大 DWDM 系统的工作波长范围，增加波长间隔；同时，还应尽量减小光纤的偏振模色散，以及在减小四波混频效应的基础上尽量减小光纤工作波段上的色散，以适应单信道速率的不断提高。　　

DWDM 复用系统中的光源应具有以下 4 点要求：

①　波长范围很宽；

②　尽可能多的信道数；

③　每信道波长的光谱宽度应尽可能窄；

④　各信道波长及其间隔应高度稳定。

因此，在波分复用系统中使用的激光光源，几乎都是分布反馈激光器(DFB-LD)，而且目前多为量子阱 DFB 激光器。　　

随着科学技术的发展与进步，用在波分复用系统中的光源除了分立的 DFB-LD、可调谐激光器、面发射激光器外，还有两种形式。其一是激光二极管的阵列，或是阵列的激光器与电子器件的集成，实际是光电集成回路(OEIC)，与分立的 DFB-LD 相比，这种激光器在技术上前进了一大步，它体积缩小、功耗降低、可靠性高，应用上简单、方便。另一种新的光源——超连续光源。确切地说应该是限幅光谱超连续光源(Spectrum Sliced SupercontinuumSource)。研究表明，当具有很高峰值功率的短脉冲注入光纤时，由于非线性传播会在光纤中产生超连续(SC)宽光谱，它能限幅成为许多波长，并适合于作波分复用的光源，这就是所谓的限幅光谱超连续光源。　

2) CWDM技术简介

随着数据业务的飞速发展，对传输网的带宽需求越来越高。目前世界各国的骨干光通信网络格局已经基本形成，光通信的市场主体正在逐步向城域网转移，各大运应商纷纷将重点转向城域网的建设，需要设备制造商提供低成本的解决方案。鉴于城域网具有传输距离短、业务种类较多等许多不同于骨干网的特点，人们提出了粗波分复用(CWDM，Coarse Wavelength Division Multiplexing)技术。

CWDM是一种面向城域网接入层的低成本WDM传输技术，它延续了密集波分复用高带宽的技术优势，同时具有多业务接口、成本低、功耗低、体积小等诸多优点，使其在城域光网络中具有非常广阔的应用前景。

相对于DWDM系统，它们之间的一个重要区别就是在光谱中的信道间隔不同。由于CWDM信道采用大通带(20±6-7nm)，因此它可以采用更便宜的元器件，例如非制冷激光器和薄膜滤波器。所以，在同样的应用中，CWDM比DWDM具有更大的成本优势。

 N路波长复用的CWDM系统的总体结构如图1所示主要有：

①　 光波长转换单元（OTU）；

②　 波分复用器：分波/合波器（ODU/OMU）。

图1

 CWDM的优势有以下几点：

①　超大容量

②　数据透明传输

③　长距离传输

④　兼容已有光纤

⑤　灵活组网

⑥　经济性和可靠性

⑦　平滑扩容能力

图二

如图二所示，虽然ITU G.695定义了CWDM的O、E、S、C、L五个波段共18个波长，但由于目前城域内铺设的太多为G652、G655光纤，在E波段存在着“水峰”，导致光在这一波段窗口传输时的衰耗太大，业务无法正常开通。新推出的“全波”光纤消除了E波段1400nm附近的“水峰值”，18个波长的衰耗相对平滑，使得CWDM可以使用更多的波长传输业务。因此目前CWDM多使用1470nm～1610nm共8个波长传输业务。

CWDM的标准波长：

    随着带宽的发展和网络的不断升级，传输线路中出现多业务、多速率并存的情况越来越多, 日益复杂的网络拓扑要求传送网络能够实现业务的快速开通，并且兼顾多业务接入和汇聚能力、高集成度、低成本、绿色环保等要求。

如图三所示，纤亿通4U综合平台正面图，是新一代大容量、多业务接入的光网络平台，该设备应用了先进传输技术与高度的集成技术，面向全光网络，应用于国家、省际、省内干线，本地城域网以及各种专网的建设。

图三

纤亿通4U综合平台功能特点：

①　性能卓越、超长距离传输、超大容量架构、高集成度设计、平滑升级扩容、全面完善保护、丰富业务接入、智能控制平面、经济节能。

②　设备容量大，目前使用单模光纤传输，CWDM的每通道的最高传输速率可达10G，总容量可达320G。

③　设备组网灵活，波分复用设备可以组成点到点、点对多点、链状、环状、单纤单向、单纤双向等网络拓扑结构。

④　支持多种速率业务灵活透明接入，提供业务接口，支持以太网、PDH、SDH、CATV及专网等业务，同时提供多种速率选择：155M，1.25G、2.5G，10G各种速率支持向下兼容。

采用全新子架设计，槽位设计紧凑，单子架支持16个通用业务槽位，各功能单元板可灵活接入，不受槽位限制。功能单元板种类繁多，单板集成更多接口，同等系统容量下，设备紧凑度更高，占用空间更小，提高系统集成度，有效节约机房空间。具有绿色环保，低功耗、低辐射、无毒、材料可再生。

图四

如图四所示，纤亿通4U综合平台采用1+1冗余备份的电源设计，通过LOAD-SHARING方式为平台提供最大限度的可靠性保证。支持多种电源盘选择，适应复杂的机房环境。平台内置4个高性能散热风扇，配合平台整体的通风孔设计，实现完美温控，保证整机运行的可靠性。

纤亿通4U综合平台主要板卡介绍如图五—八所示：

图五

图六

图七

图八

纤亿通CWDM城域点到多点以太网解决方案如图九所示：

图九

点到多点的应用可以通过CWDM的终端复用设备和分插复用设备结合使用来实现，主要用来解决核心节点到多个分支节间的业务传送，各自的业务互不干扰。

利用CWDM出租波长解决大客户应用方案，如图十所示。图中各业务节点分布在光纤线路的延长线上，通过CWDM节省各节点到中心节点的光纤资源，而且各个节点之间都使用不同的波长，独享带宽，其中每个波长上可承载的业务包括100M、GE、10GE的IP业务、155M/622M/2.5G的POS业务以及其它1.25G以下的各种速率业务。波长租用利用这点可以得到广泛的应用，其优势在于：节省光纤资源，可以快速开展新业务；不同波长之间信息隔离，安全性能良好； 业务升级容易，单个波长上可承载业务类型丰富，用户无需对设备进行任何改动即可将带宽从100M升级成1000M或是2.5G。

图十

图十一

图十二

图十三

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